JP2009281925A - Inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボイラ火炉内に配置された管、特にボイラ火炉壁管の検査に用いて好適な検査装置に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus suitable for use in inspecting a pipe disposed in a boiler furnace, particularly a boiler furnace wall pipe.
近年、発電などに用いられるボイラおいては、燃焼排ガスに含まれるＮＯｘの抑制を目的として２段燃焼を採用するなどの対策が取られている。
このような２段燃焼を採用したボイラでは、ボイラ火炉内の燃焼雰囲気は還元性が強くなることから、還元雰囲気に起因した硫化腐食がボイラ火炉蒸発管などのボイラ構成部品に発生するという問題が知られている。
この硫化腐食はボイラ火炉内の広範囲わたって生じることから、硫化腐食による損傷箇所を特定するために多大な労力や時間が必要とされていた。
In recent years, boilers used for power generation and the like have taken measures such as adopting two-stage combustion for the purpose of suppressing NOx contained in combustion exhaust gas.
In a boiler adopting such a two-stage combustion, the combustion atmosphere in the boiler furnace is highly reducible, so that there is a problem that sulfide corrosion caused by the reducing atmosphere occurs in boiler components such as the boiler furnace evaporation pipe. Are known.
Since this sulfidation corrosion occurs over a wide range in the boiler furnace, a great deal of labor and time is required to identify the damaged portion due to sulfidation corrosion.
上述の硫化腐食による損傷、特に、ボイラ火炉壁管に発生する溝状腐食の損傷度は、検査員の目視によって評価されていたが、検査員ごとに評価値のばらつきが発生したり、評価ミスがあったりして正確な評価ができないという問題があった。 The damage caused by the above-mentioned sulfide corrosion, especially the degree of groove-like corrosion that occurs in the boiler furnace wall tube, has been evaluated by the inspector's visual inspection. There was a problem that accurate evaluation could not be done.
この問題を解決するために、例えば、ボイラ火炉壁管をカメラ等により観測するとともに、電磁超音波等により管の肉厚を定量的かつ正確に評価する検査装置などが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
さらに、ボイラ火炉壁管に対して、超音波センサなどの測定機器を綿密かつ能率的に走査させる検査装置なども提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
Further, an inspection apparatus that scans a boiler furnace wall tube with a measuring device such as an ultrasonic sensor in a thorough and efficient manner has been proposed (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、上述のように超音波センサにより溝状腐食の損傷度を評価する方法は点計測であるため、ボイラ火炉壁管の周方向に関して腐食状況を測定するのに向いていないという問題があった。 However, as described above, the method of evaluating the damage degree of the groove-like corrosion with the ultrasonic sensor is point measurement, and thus there is a problem that it is not suitable for measuring the corrosion state with respect to the circumferential direction of the boiler furnace wall tube. .
一方で、カメラ等により腐食の画像を取得し、取得された画像を画像処理、言い換えると解析することにより腐食状況を測定する技術も知られている。
この画像処理による腐食状況の測定を行う場合には、腐食の画像を一定の条件下で撮影することが必須となる。つまり、画像を撮影した条件が変化すると、亀裂などの腐食状況の写り方が変化し、腐食状況の評価結果にばらつきが生じる可能性があるため、一定の条件下で画像を撮影する必要があった。
On the other hand, there is also known a technique for measuring a corrosion state by acquiring an image of corrosion with a camera or the like and performing image processing, in other words, analyzing the acquired image.
When measuring the corrosion state by this image processing, it is essential to take a corrosion image under a certain condition. In other words, if the conditions under which an image was taken change, the appearance of the corrosion situation, such as cracks, will change, and the evaluation result of the corrosion situation may vary, so it is necessary to take an image under certain conditions. It was.
しかしながら、ボイラの内部では、以下の理由により一定条件の下に上記画像を撮影することが困難であった。
つまり、ボイラの内部では、ボイラごとにより、また、ボイラ火炉壁管などの検査箇所により照明条件が異なるため、一定の条件で検査対象を照明することが困難であることから、一定条件の下に上記画像を撮影することが困難であった。
However, in the boiler, it has been difficult to capture the image under certain conditions for the following reasons.
In other words, inside the boiler, because the lighting conditions differ depending on the boiler and the inspection location such as the boiler furnace wall tube, it is difficult to illuminate the inspection object under certain conditions. It was difficult to take the above image.
一方、カメラおよび照明などをボイラ火炉壁管に固定する場合には、変形などによりボイラ火炉壁管の形状が一定でないため、カメラおよび照明とボイラ火炉壁管との間の条件、つまり焦点距離や角度などを一定に保つことが困難であることから、一定条件の下に上記画像を撮影することが困難であった。 On the other hand, when fixing the camera and lighting to the boiler furnace wall tube, the shape of the boiler furnace wall tube is not constant due to deformation, etc., so the conditions between the camera and lighting and the boiler furnace wall tube, that is, the focal length and Since it is difficult to keep the angle and the like constant, it is difficult to capture the image under certain conditions.
さらに、ボイラ火炉壁管における付着灰は、検査箇所だけブラストやグラインダにより取り除かれることが多く、カメラおよび照明が設けられた検査装置が固定される箇所には付着灰が残されている場合が多い。この場合、ボイラ火炉壁管に対する検査装置の姿勢、言い換えると、ボイラ火炉壁管とカメラおよび照明との相対的な位置関係を一定に保つことが困難であることから、一定条件の下に上記画像を撮影することが困難であった。 Furthermore, the ash on the boiler furnace wall tube is often removed only by blasting or grinder, and there are many cases where ash is left at the location where the inspection device provided with the camera and lighting is fixed. . In this case, since the posture of the inspection apparatus with respect to the boiler furnace wall tube, in other words, it is difficult to keep the relative positional relationship between the boiler furnace wall tube, the camera, and the illumination constant, the above image is obtained under certain conditions. It was difficult to shoot.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ボイラ内部の広範囲にわたる検査対象を安定した精度で検査することができる検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide an inspection apparatus capable of inspecting a wide range of inspection objects inside a boiler with stable accuracy.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の検査装置は、ボイラ火炉における内壁面に沿って並んで延びる複数の管の検査を行う検査装置であって、前記管の表面に固定される固定部と、該固定部から延び、前記管に向かって照明光を出射する照明部および前記管を撮像する撮像部を支持する支持部と、前記管と前記照明部および前記撮像部とを相対移動させる移動部と、前記管に対する前記照明部および前記撮像部の姿勢を検出する姿勢検出部と、前記管と前記照明部および前記撮像部との間の距離を検出する距離検出部と、前記姿勢検出部および前記距離検出部の出力に基づいて、前記移動部を制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The inspection apparatus of the present invention is an inspection apparatus that inspects a plurality of pipes extending along the inner wall surface in a boiler furnace, the fixing part fixed to the surface of the pipe, and extending from the fixing part, An illumination unit that emits illumination light toward the tube; a support unit that supports an imaging unit that images the tube; a moving unit that relatively moves the tube, the illumination unit, and the imaging unit; and the illumination for the tube A posture detection unit that detects the posture of the image pickup unit and the image pickup unit, a distance detection unit that detects a distance between the tube and the illumination unit and the image pickup unit, and outputs of the posture detection unit and the distance detection unit. And a control unit for controlling the moving unit.
本発明によれば、管に対する照明部および撮像部の相対位置および姿勢を一定に保つことができることから、一定条件の下で管の画像を取得することができる。
言い換えると、照明部における管との間の相対位置および管に対する姿勢のばらつきが抑えられることから、照明部は管に対して同様な条件で照明光を照射することができる。一方、撮像部における管との間の相対位置および管に対する姿勢のばらつきが抑えられることから、撮像部は同様な条件で管の画像を取得することができる。
According to the present invention, since the relative position and posture of the illumination unit and the imaging unit with respect to the tube can be kept constant, an image of the tube can be acquired under a certain condition.
In other words, since the variation in the relative position between the illuminating unit and the posture with respect to the tube is suppressed, the illuminating unit can irradiate the tube with illumination light under the same conditions. On the other hand, since the variation in the relative position between the imaging unit and the posture with respect to the tube is suppressed, the imaging unit can acquire an image of the tube under similar conditions.
さらに、移動部により、照明部および撮像部と、管とを相対移動させることにより、広い範囲にわたって管の画像を取得することができる。 Furthermore, the image of the tube can be acquired over a wide range by relatively moving the illumination unit, the imaging unit, and the tube by the moving unit.
上記発明においては、前記制御部は、前記撮像部により撮像された画像における輝度分布に基づいて前記管における中心軸線を検出し、前記画像の略中央に前記中心軸線が配置されるように、前記移動部を制御することが望ましい。 In the above invention, the control unit detects a central axis in the tube based on a luminance distribution in an image captured by the imaging unit, and the central axis is arranged at a substantially center of the image. It is desirable to control the moving part.
本発明によれば、撮像部と管との間の相対位置のばらつきが、より確実に抑えられる。
例えば、撮像部を管に対して相対移動させて、広い範囲にわたって管の画像を取得する場合であっても、撮像部と管との間の相対位置のばらつきが抑えられる。そのため、撮像部は、管の検査に用いることができる管の画像を撮像することができる。さらに、管に歪みが生じている場合であっても、制御部は撮像された画像に基づいて移動部を制御するため、管の歪みに撮像部を追従させて、撮像部と管との間の相対位置のばらつきを抑えることができる。
According to the present invention, variation in relative position between the imaging unit and the tube can be more reliably suppressed.
For example, even when the image pickup unit is moved relative to the tube and a tube image is acquired over a wide range, variations in the relative position between the image pickup unit and the tube can be suppressed. Therefore, the imaging unit can capture an image of a tube that can be used for tube inspection. Furthermore, even when the tube is distorted, the control unit controls the moving unit based on the captured image, so that the imaging unit follows the distortion of the tube, and between the imaging unit and the tube. Variation in the relative position of each other can be suppressed.
上記発明においては、前記複数の管との間に、少なくとも前記照明部および前記撮像部を収納し、外部から入射する光を遮蔽する遮光部が、更に設けられていることが望ましい。 In the above-described invention, it is preferable that a light-shielding unit that houses at least the illumination unit and the imaging unit and shields light incident from the outside is further provided between the plurality of tubes.
本発明によれば、管には照明部から出射された照明光のみが照射されるため、遮蔽部が設けられていない場合と比較して、管に対する照明条件のばらつきが抑えられる。 According to the present invention, since only the illumination light emitted from the illuminating unit is irradiated on the tube, variations in illumination conditions for the tube can be suppressed as compared with the case where no shielding unit is provided.
本発明の検査装置によれば、管に対する照明部および撮像部の相対位置および姿勢を一定に保つことができることから、一定条件の下で管の画像を取得することにより、検査対象を安定した精度で検査することができるという効果を奏する。さらに、移動部により、照明部および撮像部と、管とを相対移動させることにより、広い範囲にわたって管の画像を取得することができることにより、ボイラ内部の広範囲にわたる検査対象を安定した精度で検査することができるという効果を奏する。 According to the inspection apparatus of the present invention, since the relative position and posture of the illumination unit and the imaging unit with respect to the tube can be kept constant, by acquiring an image of the tube under a certain condition, the inspection object can be accurately stabilized. There is an effect that can be inspected. Furthermore, by moving the illumination unit, the imaging unit, and the tube relative to each other by the moving unit, it is possible to acquire an image of the tube over a wide range, thereby inspecting a wide range of inspection objects inside the boiler with stable accuracy. There is an effect that can be.
この発明の一実施形態に係る検査装置について、図１から図１１を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る検査装置の概略構成を説明する模式図である。図２は、図１の検査装置における制御を説明するブロック図である。
本実施形態では、本願の発明を発電用のボイラ火炉５１の炉壁を構成する蒸発管（管）５３、つまりボイラ火炉壁管に発生する溝状腐食による損傷度を評価する検査装置１に適用して説明する。
An inspection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the inspection apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram illustrating control in the inspection apparatus of FIG.
In the present embodiment, the invention of the present application is applied to an
検査装置１には、図１および図２に示すように、蒸発管５３の損傷度の評価に用いられるカメラ（撮像部）２およびライト（照明部）３と、蒸発管５３に対するカメラ２およびライト３の姿勢を検出する傾斜センサ（姿勢検出部）４Ｙ，４Ｘと、蒸発管５３とカメラ２およびライト３との距離を測定する距離測定センサ（距離検出部）５と、カメラ２、ライト３、距離測定センサ５および傾斜センサ４Ｙを支持する配置台（支持部）６Ｙと、配置台６Ｙおよび傾斜センサ４Ｘを支持する配置台（支持部）６Ｘと、配置台６Ｘを支持する梁部（支持部）７と、梁部７を支持する支柱部（支持部）８と、支柱部８を支持する土台部（支持部）９と、蒸発管５３に固定される固定部１０と、カメラ２およびライト３の姿勢、および、蒸発管５３までの距離を制御するとともに、溝状腐食による損傷度を評価する制御部１１と、が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、図１では、説明を容易にするために、本来は垂直方向に延びる蒸発管５３に取り付けられる検査装置１を、水平方向に延びる蒸発管５３に取り付けた状態で示している。
In FIG. 1, for ease of explanation, the
図３は、図１の蒸発管が設けられているボイラ火炉の概略構成を説明する模式図である。
検査装置１により検出されるボイラ火炉５１は、図３に示すように、４面の壁面（内壁面）５２によって構成された炉であって、バーナなどによって供給された燃料が内部で燃焼される炉である。ボイラ火炉５１の内部には、発生させる複数の蒸発管５３が隣接して上下方向に延びて配置されている。
複数の蒸発管５３は、供給された水を燃焼熱により加熱して水蒸気を生成するものである。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a boiler furnace in which the evaporation pipe of FIG. 1 is provided.
As shown in FIG. 3, the
The plurality of
隣接する複数の蒸発管５３は溶接または接触して配置されており、壁面５２の内側に壁面５２とは別個に配置されていてもよいし、壁面５２自体を構成して配置されていてもよく、特に限定するものではない。
本実施形態では、隣接する複数の蒸発管５３が壁面５２を構成するボイラ火炉壁管である場合に適用して説明する。
A plurality of
In the present embodiment, description will be made by applying to a case where a plurality of
ボイラ火炉５１としては、高さが約７０ｍ、側壁の幅が約３０ｍの大きさのものを例示することができ、この場合、一つの壁面５２には１００本程度の蒸発管５３が設置されている。
なお、蒸発管５３には、管通路が直線状のスムース管、または、直線状の管通路に渦巻き溝が形成されたライフル管の２パターンがあり、どちらを用いても構わない。
The
The
図４は、図１の蒸発管の構成を説明する模式図である。
並んで配置され、壁面５２を構成する複数の蒸発管５３の間には、図１および図４に示すように、フィン５４が配置されている。
フィン５４は、蒸発管５３の中心軸線方向に沿って延びる、言い換えると、複数の蒸発管５３によって形成される平面（図４の紙面に平行な面）に沿って延びる板状部材である。さらに、フィン５４の両側の端部は、蒸発管５３に溶接金属５５によって溶接されている。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of the evaporation tube of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 4,
The
検査装置１におけるカメラ２は、図１および図２に示すように、蒸発管５３の画像を撮影するものであって、ＣＣＤ（電荷結合素子）などの公知の撮像素子を備えたものである。カメラ２により撮影された蒸発管５３の画像は、制御部１１における溝状腐食の評価に用いられる。
カメラ２は、ライト３、距離測定センサ５および傾斜センサ４Ｙとともに、後述する配置台６Ｙに配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
ライト３は、蒸発管５３における画像を撮影する領域に照明光を照射するものであって、発光ダイオードなどの公知の光源を備えたものである。
ライト３は、カメラ２、距離測定センサ５および傾斜センサ４Ｙとともに、後述する配置台６Ｙに配置されている。
The
The
傾斜センサ４Ｙ，４Ｘは、蒸発管５３に対するカメラ２およびライト３の姿勢、つまり傾きを検出するものであって、検出された傾きを制御部１１に出力するものである。
傾斜センサ４Ｙは、蒸発管５３の中心軸線と略直交する方向であって、複数の蒸発管５３の並ぶ方向、つまりＹ軸方向（図１参照。）と平行な軸線まわりの回転に関する傾斜を検出するセンサであって、カメラ２、ライト３および距離測定センサ５とともに、後述する配置台６Ｙに配置されている。
傾斜センサ４Ｘは、蒸発管５３の中心軸線と略平行な方向、つまりＸ軸方向（図１参照。）と平行な軸線まわりの回転に関する傾斜を検出するセンサであって、後述する配置台６Ｘに配置されている。
The
The
The
距離測定センサ５は、蒸発管５３とカメラ２との間の距離を測定するセンサであって、レーザ距離センサなどの公知のセンサを備えたものである。
本実施形態では、二次元方向、例えば蒸発管５３の中心軸線と略直交する方向に延びる領域に対する距離を測定するラインセンサを距離測定センサ５として用いた例に適用して説明する。
The
In the present embodiment, description will be made by applying to an example in which a line sensor that measures a distance to a region extending in a two-dimensional direction, for example, a direction substantially orthogonal to the central axis of the
配置台６Ｙは、カメラ２、ライト３、距離測定センサ５および傾斜センサ４Ｙが配置されるブロック状の部材であって、アクチュエータ（移動部）２１Ｙを介して配置台６Ｘにより支持された部材である。
The arrangement table 6Y is a block-like member on which the
アクチュエータ２１Ｙは、Ｙ軸方向と平行な軸線まわりに回転駆動されるアクチュエータであって、制御部１１から出力される制御信号に基づいて蒸発管５３に対する配置台６Ｙの姿勢を制御するものである。
The
配置台６Ｘは、傾斜センサ４Ｘが配置されるとともに、アクチュエータ２１Ｙを介して配置台６Ｙが配置されるブロック状の部材である。
配置台６Ｘには、傾斜センサ４Ｘおよびアクチュエータ２１Ｙが配置された一方の端部と、梁部７側の他方の端部との間に、アクチュエータ（移動部）２１Ｘが設けられている。
The arrangement table 6X is a block-like member on which the
The
アクチュエータ２１Ｘは、Ｘ軸方向と平行な軸線まわりに回転駆動されるアクチュエータであって、制御部１１から出力される制御信号に基づいて蒸発管５３に対する配置台６Ｙおよび配置台６Ｘの一方の端部の姿勢を制御するものである。
The
梁部７は、Ｙ軸方向に沿って延びる棒状の部材であって、配置台６Ｘと支柱部８との間に配置された部材である。
The
支柱部８は、複数の蒸発管５３によって構成される面に対して略垂直な方向、つまりＺ軸方向に沿って延びる棒状の部材であって、梁部７と土台部９との間に配置された部材である。
The
土台部９は、Ｘ軸方向に沿って延びる棒状の部材であって、固定部１０と支柱部８との間に配置された部材である。
The
梁部７および配置台６Ｘは、配置台６ＸをＹ軸方向に沿って移動させるＹステージ（移動部）２２Ｙを構成し、梁部７および支柱部８は、梁部７をＺ軸方向に沿って移動させるＺステージ（移動部）２２Ｚを構成し、支柱部８および土台部９は、支柱部８をＺ軸方向に沿って移動させるＸステージ（移動部）２２Ｘを構成している。
The
なお、Ｘステージ２２Ｘ、Ｙステージ２２ＹおよびＺステージ２２Ｚには、それぞれ支柱部８、梁部７および配置台６Ｘを、制御部１１の制御信号に基づいてスライド移動させるアクチュエータなど（図示せず）が配置されている。
The
固定部１０は、図１に示すように、蒸発管５３に固定される部材であって、土台部９を支持する部材である。
本実施形態では、固定部１０を、Ｘ軸方向に離間して配置された一対の板状の部材であって、磁力により蒸発管５３に固定されるものに適用して説明するが、固定部１０の形状および固定方法を特に限定するものではない。
As shown in FIG. 1, the fixing
In the present embodiment, the fixing
制御部１１は、図２に示すように、傾斜センサ４Ｙ，４Ｘ、距離測定センサ５およびカメラ２からの入力に基づいて、アクチュエータ２１Ｙ，２１Ｘ、Ｘステージ２２ＸおよびＺステージ２２Ｚを制御するものである。
さらに、制御部１１は、カメラ２により撮像された蒸発管５３の画像に基づいて溝状腐食による損傷度の評価を行うものでもある。
なお、溝状腐食による損傷度の評価は、別個に設けられた情報処理装置によって行ってもよく、特に限定するものではない。
As shown in FIG. 2, the
Furthermore, the
Note that the evaluation of the degree of damage due to the groove corrosion may be performed by an information processing device provided separately, and is not particularly limited.
次に、本実施形態の特徴であるカメラ２およびライト３の位置および姿勢の制御について説明する。
まず、図１に示すように、蒸発管５３における検査を行う対象領域が、カメラ２およびライト３の走査範囲内に含まれるように検査装置１を設置する。
固定部１０を蒸発管５３に固定する際には、検査装置１におけるＸステージ２２Ｘの移動方向が蒸発管５３の中心軸線と略平行となり、かつ、Ｙステージ２２Ｙの移動方向が蒸発管５３の並び方向と略平行となるように、検査装置１が配置される。
Next, control of the position and orientation of the
First, as shown in FIG. 1, the
When fixing the fixing
図５は、図２の制御部によるカメラおよびライトの位置および姿勢の制御を説明するフローチャートである。
その後、制御部１１により蒸発管５３に対するカメラ２およびライト３の位置および姿勢の制御が、図５のフローチャートに従って行われる。
FIG. 5 is a flowchart for explaining control of the position and orientation of the camera and the light by the control unit of FIG.
Thereafter, the
検査装置１が蒸発管５３に設置されると、傾斜センサ４Ｙ，４Ｘによりカメラ２およびライト３の姿勢が検出される。具体的には、傾斜センサ４Ｙでは、Ｙ軸方向と平行な軸線まわりの回転に関する傾斜が検出され、傾斜センサ４Ｘでは、Ｘ軸方向と平行な軸線まわりの回転に関する傾斜が検出される。
傾斜センサ４Ｙ，４Ｘにより検出された傾斜、つまり、カメラ２およびライト３の姿勢に関する信号は、図２に示すように、制御部１１に入力される（ステップＳ１）。
When the
Tilts detected by the
制御部１１では、入力された信号に基づいて、カメラ２およびライト３の姿勢が予め定められた許容姿勢範囲内にあるか否かを判断する。ここで、予め定められた許容姿勢範囲とは、カメラ２により撮影された画像が、蒸発管５３の溝状腐食による損傷度の評価に用いることができるか否かにより判断される姿勢の範囲である。
The
カメラ２およびライト３の姿勢が許容姿勢範囲にないと判断された場合、つまり、蒸発管５３に対するカメラ２およびライト３の傾きが大きいと判断された場合には、入力された信号に基づいて制御部１１からアクチュエータ２１Ｙ，２１Ｘに駆動信号が出力される（ステップＳ２）。
When it is determined that the posture of the
駆動信号は、アクチュエータ２１Ｙ，２１Ｘの回転駆動によりカメラ２およびライト３の傾きを補正する信号であって、カメラ２およびライト３の姿勢が上述の許容姿勢範囲内に収めるための信号である。
The drive signal is a signal for correcting the tilt of the
アクチュエータ２１Ｙは、図１に示すように、制御部１１から出力された制御信号に基づいて回転駆動され、配置台６Ｙ、つまり、カメラ２、ライト３、距離測定センサ５および傾斜センサ４ＹをＹ軸方向と平行な軸線まわりに回転し、傾斜を補正する。
アクチュエータ２１Ｘは、制御部１１から出力された制御信号に基づいて回転駆動され、カメラ２、ライト３、距離測定センサ５および傾斜センサ４ＹをＸ軸方向と平行な軸線まわりに回転し、傾斜を補正する。
As shown in FIG. 1, the
The
ここで、蒸発管５３に対するカメラ２およびライト３の姿勢が乱れる原因について説明する。
図６および図７は、蒸発管に対するカメラおよびライトの姿勢が乱れた状態を説明する模式図である。
Here, the reason why the posture of the
6 and 7 are schematic diagrams for explaining a state in which the postures of the camera and the light with respect to the evaporation tube are disturbed.
カメラ２およびライト３の姿勢が乱れる原因の一つとしては、蒸発管５３における凹凸が挙げられる。例えば、図６に示すように、蒸発管５３の表面に凸部５３Ａが形成されていて、その上に固定部１０が設置されると、土台部９、支柱部８および梁部７などが傾き、カメラ２およびライト３の姿勢が乱れる。その結果、カメラ２およびライト３の姿勢は許容姿勢範囲から外れる。
One of the causes of the disordered postures of the
蒸発管５３に形成される凹凸としては、蒸発管５３に形成された錆や付着灰による凸部や、腐食による凹部などが例示される。
Examples of the unevenness formed in the
図８は、図４の蒸発管の変形を説明する模式図である。
カメラ２およびライト３の姿勢が乱れる別の原因としては、蒸発管５３の変形が挙げられる。例えば、図７および図８に示すように、蒸発管５３の一部が変形して検査装置１が配置される側に湾曲し、その部分に固定部１０が設置されると、土台部９、支柱部８および梁部７などが傾き、カメラ２およびライト３の姿勢が乱れる。その結果、カメラ２およびライト３の姿勢は許容姿勢範囲から外れる。
蒸発管５３が変形や、湾曲する原因としては、蒸発管５３の一部の交換による変形などが挙げられる。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a modification of the evaporation tube of FIG.
Another cause of the disturbance of the postures of the
As a cause of the deformation or bending of the
カメラ２およびライト３の姿勢が許容姿勢範囲内にあると判断された場合、または、制御部１１によりカメラ２およびライト３の姿勢が補正された場合には、次に、蒸発管５３とカメラ２およびライト３との間の距離が測定される（ステップＳ３）。
具体的には、距離測定センサ５から距離測定用のレーザが蒸発管５３に向けて出射され、距離測定センサ５と蒸発管５３との間の距離が測定される。測定結果は、図２に示すように、距離測定センサ５から制御部１１に出力される。
If it is determined that the postures of the
Specifically, a distance measuring laser is emitted from the
制御部１１は、距離測定センサ５から出力された測定結果に基づいて、蒸発管５３とカメラ２およびライト３との間の距離が予め定められた許容距離範囲内にあるか否かを判断する。ここで、予め定められた許容距離範囲とは、カメラ２により撮影された画像が、蒸発管５３の溝状腐食による損傷度の評価に用いることができるか否かにより判断される距離の範囲である。
Based on the measurement result output from the
蒸発管５３とカメラ２およびライト３との距離が許容距離範囲にないと判断された場合、つまり、蒸発管５３に対するカメラ２およびライト３の距離が近い、または遠いと判断された場合には、出力された測定結果に基づいて制御部１１からＺステージ２２Ｚに駆動信号が出力される（ステップＳ４）。
When it is determined that the distance between the
駆動信号は、図１に示すように、Ｚステージを構成する梁部７をＺ軸方向に移動させる信号であって、蒸発管５３からカメラ２およびライト３までの距離を上述の許容距離範囲内に収めるための信号である。
As shown in FIG. 1, the drive signal is a signal for moving the
蒸発管５３からカメラ２およびライト３までの距離が許容距離範囲内にあると判断された場合、または、制御部１１によりカメラ２およびライト３までの距離が補正された場合には、次に、カメラ２による蒸発管５３の画像の撮影が行われる（ステップＳ５）。
具体的には、ライト３から蒸発管５３に向けて照明光が照射されるとともに、カメラ２により蒸発管５３の画像が撮像され、画像データが制御部１１に出力される。
When it is determined that the distance from the
Specifically, illumination light is emitted from the
図９は、図２の制御部において画像データから抽出された輝度の変化を説明するグラフである。
制御部１１は、撮像された画像データにおいて、蒸発管５３の中心軸線と垂直な直線、つまり、Ｙ軸方向に沿って延びる直線上における輝度の変化を抽出する。制御部１１において抽出された輝度の変化は、図９に示すように、蒸発管５３およびフィン５４の配置に応じて変化する。
FIG. 9 is a graph for explaining a change in luminance extracted from image data in the control unit of FIG.
The
具体的には、蒸発管５３におけるカメラ２側に最も突出した部分と対応する領域Ａの輝度が最も高くなる。言い換えると、カメラ２から見て、蒸発管５３の中心軸線に対応する領域Ａの輝度が最も高くなる。
そして、当該領域Ａから離れるに伴って輝度が徐々に低くなり、蒸発管５３とフィン５４との接合部に対応する領域Ｂ１，Ｂ２において輝度が最も低くなる。さらに領域Ａから離れ、フィン５４に対応する領域Ｆ１，Ｆ２になると、再び輝度が高くなる。
Specifically, the luminance of the region A corresponding to the portion of the
As the distance from the region A increases, the luminance gradually decreases, and the luminance becomes the lowest in the regions B1 and B2 corresponding to the joint portion between the
制御部１１では、上述の輝度の変化に基づいて、蒸発管５３の中心軸線の検出が行われる（ステップＳ６）。
具体的には、制御部１１は、上述の輝度の変化における輝度が低くなる領域Ｂ１，Ｂ２を検出し、領域Ｂ１および領域Ｂ２の中間点を蒸発管５３の中心軸線として検出している。
The
Specifically, the
蒸発管５３の中心軸線が検出されると、制御部１１は、当該中心軸線がカメラ２により撮影された画像の中心、または、当該中心の周囲に予め設定された許容通過範囲を通るか否かを判断する。
ここで、予め定められた許容通過範囲とは、カメラ２により撮影された画像が、蒸発管５３の溝状腐食による損傷度の評価に用いることができるか否かにより判断される範囲である。
When the central axis of the
Here, the predetermined allowable passing range is a range that is determined based on whether or not an image taken by the
検出された中心軸線が、許容通過範囲の外を通過すると判断された場合、つまり、カメラ２が検査を行う蒸発管５３の中心軸線からＹ軸方向に離れていると判断された場合には、制御部１１は、カメラ２により撮影された画像の中心と、検出された中心軸線との距離に基づいて、Ｙステージ２２Ｙを駆動する制御信号を出力する（ステップＳ７）。
When it is determined that the detected center axis passes outside the allowable passing range, that is, when it is determined that the
駆動信号は、図１に示すように、Ｙステージを構成する配置台６ＸをＹ軸方向に移動させる信号であって、検出された中心軸線を許容通過範囲の内側を通過させる、言い換えると、Ｙ軸方向から見て、カメラ２が検査を行う蒸発管５３の中心軸線の近傍に移動させるための信号である。
As shown in FIG. 1, the drive signal is a signal for moving the arrangement table 6X constituting the Y stage in the Y-axis direction, and passes the detected center axis line inside the allowable passing range. This is a signal for moving the
検出された中心軸線が、許容通過範囲の内側を通過すると判断された場合、または、制御部１１により補正された場合には、次に、カメラ２により蒸発管５３の画像の撮影が行われ、制御部１１は、取得された画像データの画像処理を行い、蒸発管５３における溝状腐食の損傷度の評価を行う（ステップＳ８）。
制御部１１における評価結果は、外部にアウトプットされる（ステップＳ９）。
If it is determined that the detected center axis passes through the inside of the allowable passage range, or if it is corrected by the
The evaluation result in the
制御部１１における溝状腐食の損傷度の評価としては、画像データにおける蒸発管５３の管表面の面積に占める溝状腐食の面積比率や、溝状腐食の長さ分布や、溝状腐食の幅分布などに基づいて評価する方法を例示することができる。
なお、制御部１１における溝状腐食の損傷度の評価は、上述の評価に限定されるものではなく、公知の他の評価を用いてもよく、特に限定するものではない。
The evaluation of the degree of damage of the groove corrosion in the
In addition, evaluation of the damage degree of the groove-like corrosion in the
その後、制御部１１において、蒸発管５３における検査を行う区間を移動させるか否かが判断され（ステップＳ１０）、検査区間の移動を行わない場合には、検査が終了される。
Thereafter, the
その一方で、検査区間の移動を行う場合には、制御部１１は、カメラ２およびライト３をＸ軸に沿う方向へ移動させるために、Ｘステージ２２Ｘに駆動信号を出力する。Ｘステージ２２Ｘは、図１に示すように、出力された駆動信号に基づいて支柱部８をＸ軸方向に移動させ、カメラ２およびライト３を新たな検査区間に移動させる。
On the other hand, when moving the inspection section, the
カメラ２およびライト３が新たな検査区間に移動されると、制御部１１は、再び上述のステップＳ１からの一連の制御を繰り返す。
When the
上記の構成によれば、蒸発管５３に対するライト３およびカメラ２の相対位置および姿勢を一定に保つことができることから、一定条件の下で蒸発管５３の画像を取得することができる。そのため、検査装置１は、検査対象である蒸発管５３を安定した精度で検査することができる。
言い換えると、ライト３における蒸発管５３との間の相対位置および蒸発管５３に対する姿勢のばらつきが抑えられることから、ライト３は蒸発管５３に対して同様な条件で照明光を照射することができる。一方、カメラ２における蒸発管５３との間の相対位置および蒸発管５３に対する姿勢のばらつきが抑えられることから、カメラ２は同様な条件で蒸発管５３の画像を取得することができる。
According to said structure, since the relative position and attitude | position of the
In other words, since the variation in the relative position of the light 3 to the
さらに、Ｘステージ２２Ｘにより、ライト３およびカメラ２と、蒸発管５３とを相対移動させることにより、広い範囲にわたって蒸発管５３の画像を取得することができる。そのため、検査装置１は、ボイラ火炉５１の蒸発管５３を広範囲に亘って検査することができる。
Furthermore, by relatively moving the
カメラ２により撮影された画像の略中央に、蒸発管５３の中心軸線が配置されるようにすることで、カメラ２と蒸発管５３との間の相対位置のばらつきを、より確実に抑えることができる。
例えば、カメラ２を蒸発管５３に対して相対移動させて、広い範囲にわたって蒸発管５３の画像を取得する場合であっても、カメラ２と蒸発管５３との間の相対位置のばらつきが抑えられる。さらに、蒸発管５３に歪みが生じている場合であっても、制御部１１は撮像された画像に基づいてＹステージ２２ＹやＺステージ２２Ｚなどを制御するため、蒸発管５３の歪みに蒸発管５３を追従させて、カメラ２と蒸発管５３との間の相対位置のばらつきを抑えることができる。
By disposing the central axis of the
For example, even when the
図１０は、図１の検査装置の別の実施形態を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態では、カメラ２およびライト３がボイラ火炉５１の内部に露出している例に適用して説明したが、図１０に示すように、板状に形成された遮光フード（遮蔽部）１２により覆われていてもよく、特に限定するものではない。
このように、遮光フード１２と蒸発管５３との間にカメラ２およびライト３を配置することにより、蒸発管５３にはライト３から出射された照明光のみが照射されるため、遮光フード１２が設けられていない場合と比較して、蒸発管５３に対する照明条件のばらつきが抑えられる。
FIG. 10 is a schematic view for explaining another embodiment of the inspection apparatus of FIG.
In the above-described embodiment, the
As described above, by arranging the
なお、上述の実施形態では、最初に蒸発管５３に対するカメラ２およびライト３の姿勢の補正を行った後に、蒸発管５３に対するカメラ２およびライト３の配置位置の補正を行う例に適用して説明したが、最初に上述の配置位置の補正を行った後に、姿勢の補正を行ってもよく、特に限定するものではない。
In the above-described embodiment, the description is applied to an example in which the positions of the
このように、配置位置の補正を行ってから、姿勢の補正を行う場合には、距離測定センサ５として、上述のラインセンサだけではなく、蒸発管５３における点領域との距離を測定するセンサであってもよく、特に限定するものではない。
As described above, when the posture is corrected after the arrangement position is corrected, the
図１１は、図１の固定部の別の実施形態を説明する模式図である。
なお、上述の実施形態では、固定部１０が平板状の部材から構成されている例に適用して説明したが、図１１に示すように、蒸発管５３と対向する領域に、断面形状が楔状の凹部１０Ａが設けられていてもよく、特に限定するものではない。
このような構成とすることで、検査装置１を蒸発管５３に固定する際に、蒸発管５３と検査装置１との間の相対位置のばらつきを抑制することができる。
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the fixing portion in FIG. 1.
In the above-described embodiment, the description has been made by applying to the example in which the fixing
With such a configuration, when the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１ 検査装置
２ カメラ（撮像部）
３ ライト（照明部）
４Ｙ，４Ｘ 傾斜センサ（姿勢検出部）
５ 距離測定センサ（距離検出部）
６Ｙ，６Ｘ 配置台（支持部）
７ 梁部（支持部）
８ 支柱部（支持部）
９ 土台部（支持部）
１０ 固定部
１１ 制御部
１２ 遮光フード（遮蔽部）
２１Ｘ アクチュエータ（移動部）
２１Ｙ アクチュエータ（移動部）
２２Ｘ Ｘステージ（移動部）
２２Ｙ Ｙステージ（移動部）
２２Ｚ Ｚステージ（移動部）
５１ ボイラ火炉
５２ 壁面（内壁面）
５３ 蒸発管（管）
1
3 Light (lighting part)
4Y, 4X Tilt sensor (Attitude detection unit)
5 Distance measurement sensor (distance detection unit)
6Y, 6X placement table (support)
7 Beam part (support part)
8 Prop section (support section)
9 Foundation part (support part)
10 fixed
21X Actuator (moving part)
21Y Actuator (moving part)
22X X stage (moving part)
22Y Y stage (moving part)
22Z Z stage (moving part)
51
53 Evaporation tube (tube)
Claims (3)
前記管の表面に固定される固定部と、
該固定部から延び、前記管に向かって照明光を出射する照明部および前記管を撮像する撮像部を支持する支持部と、
前記管と前記照明部および前記撮像部とを相対移動させる移動部と、
前記管に対する前記照明部および前記撮像部の姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記管と前記照明部および前記撮像部との間の距離を検出する距離検出部と、
前記姿勢検出部および前記距離検出部の出力に基づいて、前記移動部を制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とする検査装置。 An inspection device for inspecting a plurality of tubes extending side by side along an inner wall surface in a boiler furnace,
A fixing part fixed to the surface of the tube;
An illuminating unit that extends from the fixed unit and emits illuminating light toward the tube; and a support unit that supports the imaging unit that images the tube;
A moving unit that relatively moves the tube, the illumination unit, and the imaging unit;
A posture detection unit that detects a posture of the illumination unit and the imaging unit with respect to the tube;
A distance detection unit that detects a distance between the tube and the illumination unit and the imaging unit;
A control unit that controls the moving unit based on outputs of the posture detection unit and the distance detection unit;
The inspection apparatus characterized by being provided.
The inspection apparatus according to claim 1, further comprising: a light-shielding unit that houses at least the illumination unit and the imaging unit and shields light incident from outside between the plurality of tubes. .
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